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Heat stress in sugarcane: physiological changes and gene expression

Autor(es): Panta, Airan Miguel dos Santos ; Souza, Juliana Lopes ; Gagliardi, Paulo Roberto ; Oliveira Junior, Luiz Fernando Ganassali ; Fontes, Pryanka Thuyra Nascimento ; Fagundes, Jailson Lara ; Silva-Mann, Renata

Data: 2022

Origem: Oasisbr

Assunto(s): OJIP; Chlorophyll; Fluorescence; RNA; Photosystem.; OJIP; Clorofila; Fluorescência; RNA; Fotossistema.; OJIP; Clorofila; Fluorescencia; ARN; Fotosistema.


Descrição

Facing climate change is necessary to know the effects of temperature on plant development and identify which physiological factors are related to the reduction and/or increase in photosynthesis. This identification can be made in the first stages of development. Thus, the objective was to evaluate the physiological parameters of the sugarcane cultivar RB 86 7515 at 15°C, 28°C, and 40°C at different exposure times (0, 4, 8, 12, and 24 hours) and to evaluate 18S gene expression. The experiment was established in a completely randomized design, with six replications. Chlorophyll a and b were measured, and the a/b ratio, total chlorophyll in leaves, and variables related to photosystems. Initial (F0) and maximum (Fm) fluorescence values ​​were measured. The ratio Fv/Fo and the potential quantum efficiency of photosystem II (PSII) Fv/Fm were estimated. The mRNA was extracted using the same types of leaves used in the photosynthesis assessment. High temperatures with exposure for 24 hours affect the photosynthetic efficiency of sugarcane plants. Exposure of sugarcane plants with 65 days of development to 40 ºC for 24 hours is recommended to assess tolerance to temperature stress, aiming at early selection of genotypes.

Ante el cambio climático, es necesario conocer los efectos de la temperatura en el desarrollo de las plantas, e identificar qué factores fisiológicos están relacionados con la reducción y/o aumento de la fotosíntesis. Esta identificación puede hacerse en las primeras etapas de desarrollo. Así, el objetivo fue evaluar parámetros fisiológicos del cultivar de caña de azúcar RB 86 7515 a 15°C, 28°C y 40°C a diferentes tiempos de exposición (0, 4, 8, 12 y 24 horas) y evaluar la expresión del gen 18S. El experimento se estableció en un diseño completamente al azar, con seis repeticiones. Se midieron clorofila a y b, y se estimó la relación a/b, clorofila total en hojas y variables relacionadas con los fotosistemas. Se midieron los valores de fluorescencia inicial (F0) y máxima (Fm). Con estas variables en mente, se estimaron las relaciones Fv/Fo y la eficiencia cuántica potencial del fotosistema II (PSII) Fv/Fm. El ARNm se extrajo usando los mismos tipos de hojas que se usaron en la evaluación de la fotosíntesis. Las altas temperaturas con exposición durante 24 horas afectan la eficiencia fotosintética de las plantas de caña de azúcar. Se recomienda la exposición de plantas de caña de azúcar con 65 días de desarrollo a 40ºC por 24 horas para evaluar la tolerancia al estrés por temperatura, visando la selección temprana de genotipos.

Frente às mudanças climáticas faz-se necessário conhecer os efeitos da temperatura no desenvolvimento das plantas, e identificar quais fatores fisiológicos estão relacionados à redução e/ou aumento da fotossíntese. Esta identificação pode ser feita nos primeiros estádios de desenvolvimento. Assim, objetivou-se avaliar parâmetros fisiológicos da cultivar de cana-de-açúcar RB 86 7515 a 15°C, 28°C e 40°C em diferentes tempos de exposição (0, 4, 8, 12 e 24 horas) e avaliar a expressão gênica 18S. O experimento foi estabelecido em delineamento inteiramente casualizado, com seis repetições. Foram feitas as medidas de clorofila a e b, e estimada a relação a/b, e o total de clorofila nas folhas, e variáveis relacionadas aos fotossistemas. Foram medidos os valores de fluorescência inicial (F0) e máxima (Fm). De posse dessas variáveis foram estimadas as relações: Fv/Fo e a eficiência quântica potencial do fotossistema II (FSII) Fv/Fm. O RNAm foi extraído usando os mesmos tipos de folhas usadas na avaliação da fotossíntese. Altas temperaturas com exposição por 24 horas afetam a eficiência fotossintética das plantas de cana-de-açúcar. Exposição de plantas de cana-de-açúcar com 65 dias de desenvolvimento a 40 ºC por 24 horas é recomendada para avaliação da tolerância ao estresse por temperatura, visando a seleção precoce de genótipos.

Tipo de Documento Artigo científico
Idioma Inglês
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